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基于科技创新教育的校园创客教育实施方案

基于科技创新教育的校园创客教育实施方案

博才金峰小学

摘要:落实科技创新教育是实施“科教兴国”战略的必然选择,但传统的科技创新教育还存在着创新教育师资不足、教学内容陈旧、教育经费投入不足、学生自主性不高、过度依赖指导教师等问题。而近年来兴起的创客教育能够弥补不足,为科技创新教育注入新的动力。本文分析了创客教育对于提升科技创新教育质量的意义,并对校园创客教育的实施提出可行的实施方案。

关键词:科技创新教育 创客 实施方案

一、科技创新教育的意义

     创新,是一个民族进步的灵魂,是一个民族兴旺发达的不竭动力。当前,我们国家经济发展进入新常态,加上新科技革命的兴起,要求社会为现代化建设提供大量科技创新人才。 当前,国际竞争更加激烈,各国之间的竞争是科技的竞争,也是综合国力的竞争,但归根结底是教育与人才的竞争。2014年,习近平总书记指出,“我国要在科技创新方面走在世界前列,必须在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才,必须大力培养造就规模宏大、结构合理、素质优良的创新型科技人才。” 

     孩子,是国家宝贵的人力资源,孩子具有无限潜能充满无穷的创造力。他们是未来创新型人才的后备力量和中坚力量。加强科技创新教育,是为国家和民族培养具有创新意识和创新能力的高素质人才,是“科教兴国”战略的必然选择,也是教育自身进一步发展的客观需要。

二、.科技创新教育的现状及存在的问题

第一:由于我国人口数量众多,存在着教育经费投入有限、优质教育资源稀缺、教育发展水平不均衡等问题,虽然近些年来我国基础教育方面持续投入,但是科技创新教育方面并没有得到更多实惠,多数的学校还在用“牛顿”时期的教育教学设施培养数字化时代的“乔布斯”。

  第二:在创新型人才的培养过程中,教师的观念水平是影响人才培养质量的重要因素。只有教师重视科技创新教育,具备创新意识、创新能力,才能够培养出创新型人才。现阶段,我国科技创新教师队伍虽然在不断地增强,但教师团队中不仅仅缺乏科技创新教育的意识和经验,更缺乏科技创新教育的积极性,使得其培养创新型人才的优势没有得到充分的发挥。 

第三:目前我国的中小学生科技创新实践活动以科技类竞赛为主。虽然各种各样的竞赛五花八门,但仔细来看,各类科技创新活动仍存在着形式单一、效果不佳的问题。首先,科技创新竞赛的普及度仍然不够,参与人数较少,参与范围大多局限于少数学生中,并没有形成良好的科技创新氛围。其次,当前的科技创新竞赛还存在学生自主性不足、独创性不够、过度依赖指导教师的现象,这些问题都表明中小学生的科技创新活动还存在着缺陷和不足。

第四:当前教育改革不断推进,但教学内容的创新力度仍显不足。教材内容仍以旧有知识为中心,国际上最新的研究成果和理论较少能在教材中相应更新,这就使得教学内容很难跟上科技进步的步伐。同时,创新型人才培养需要多学科、多知识点的相互结合,然而目前的中小学教育仍然保留了严重的学科区分界线,不同学科结合较少。 

三、创客教育为科技创新教育注入新的动力

1.创客教育的内涵

创客一词源于英文“Maker”是指出于兴趣与爱好,热衷实践与创造,善于挖掘新技术和跨界合作,倡导创新和行动,乐于知识分享和思想交流的人群。创客们乐于在现有的资源下利用新技术以及数字化工具创造出新的物品,并在其中鬴入技术和艺术等多种元素。创客教育是创客文化与教育的结合,基于学生兴趣,以项目学习的方式,使用数字化工具,倡导造物,鼓励分享,培养跨学科解决问题能力、团队协作能力与创新能力的一种素质教育,在创客教育实践中,学生的角色是创作者而不是被动学习,学校正从知识传授的中心,转变成实践应用和创造为中心的场所。

{C}2. {C}创客教育能弥补科技创新教育现状中的不足

     第一:创客式的学习以学生兴趣为起始点,学生可以根据自己的学习需求进行阅读、查找资源、整合信息,利用新的数字技术来设计、制作、分享和跨时空学习,而贯穿其中的“项目学习法”、“科技创新教育”、“体验教育”、“DIY理念”、“信息技术融合”等元素不断的相互吸引、推动和造就,促进学生科技创新精神和实践能力不断成长。

图为深圳市前海学校五年级学生每周一次的创客基础课程

第二:在创客教育中,教师也要面临新的挑战,角色由以往的传道、授业、解惑转变为具有分享和协作精神的团体成员、丰富实践技能的导师、和专业负责任的管理者。在学生掌握创客基础知识(编程、电子、结构、工具、物联网、机器人等基础知识)后逐步隐退为学生学习的合作者、人员资源的管理者、学习项目的组织者、赏识学生的观众。而学生真正成为自己研究项目的主导者,这会增强他们的学习动机,创造出强烈的自我意识。

图为创客教师演示电子套件,在去编程模式下实现智能功能

第三:校园创客空间的建设将极大的提升校园科学氛围,吸引更多的学生投入到科技创新项目中来,专业的设备载体(如3D打印机、3D扫描仪、激光切割切、精密三轴CNC机床、红外回焊炉、刻纸机、电工工具等)能降低学生对指导老师的过度依赖,使学生的创想轻松变成现实,使以往少数精英学生才能享有的创造过程能够为大多数学生亲历。

3D打印机、激光切割机、CNC机床等设备有助于学生想法变成现实

第四:创客文化中包含着STEAM教育精神,把Science(科学)Technology( 技术)Engineering(工程)、Art(艺术)Mathematics(数学)五个学科相融合,为帮助学生在学习过程中不被单一学科的科学体系所束缚,鼓励学生跨学科的解决真实情景中的问题,通过多学科的相互结合,有助于提升学生解决问题的综合思维能力。

学生跨学科地解决真实情景中的问题

四、校园创客教育实施方案

校园创客空间是一种开放式的创新实验室,用于培养学生的创新能力和实践能力,把新奇的创意想法变成现实,创造出来,并分享新鲜富有创意的技术知识和理念的新型实验室。一个可持续的校园创客空间,应当包括在以下元素:合理的空间布局和基础设施;安全专业的设备载体;具有分享和协作精神的团队成员、鼓励实践和创新的内容体系、丰富的活动和分享途径等等。

从空间划分来看,校园创客空间应当包含以下功能区:

{C}1.{C}展示区:用于展示学生创客作品或一些外业经典展品,用于开阔学生眼界,启发学生创新灵感。

{C}2.{C}创造区:创造区是核心功能区,学生将想法变成现实的场所。配备设备如:3D打印机、3D扫描仪、激光切割机、精密三轴CNC机床、工具墙等。

{C}3.{C}活动区:用于集中学习、上课或用于举办小型活动的场所。配置电脑、创客套装、触摸板(用于输入装置)、扩展采集器(内置多种传感器)等。

{C}4.{C}材料区:保管耗材和部分精密易损仪器设备的区域。

{C}5.{C}讨论区:主要用于小组讨论、老师对小组学习进行小范围指导的相对封闭的区域。

6.阅读区:主要供师生们查阅资料,配书柜、书桌、座椅用大量相关指导书籍。

从课程建设方来看,校园创客空间应当具有以下特点:

{C}1.{C}跨学科:创客的研究方向,基本上都打破了学科的界限。其实所谓学科本来也是人为划定的,在生活应用中,往往需要综合的科学知识,去解决一些具体的问题。

{C}2.{C}智能化:新时代的学生追求新技术,智能控制技术当然是最受欢迎的。互动媒体、机器人、物联网、可穿戴设备都已渗透到现代化的生活当中,Arduino把单片机开发技术降到了最低。现代的学生可以通过解构和建构的方式来进行广泛的科技创新。

{C}3.{C}软硬件结合:科技创新作品很少是纯粹的软件或硬件,智能化的特点,体现了创客们软硬件结合的技术高度。

{C}4.{C}多元的技术平台支持:开源硬件平台Arduino、图形化编程平台Scratch\S4A\Labblus等、数字加工平台3D打印、3DprinterCNC、激光切割、互动新媒体Flash\Processing、数字化实验系统DIS、物联网平台ESP8266、移动互联网平台Appinventor.

四、结语

    我国“科教兴国”战略的提出已经为科技创新教育提供了良好的环境,在此背景下的创客运动成为新工业革命的重要“生产力”,为中小学科技创新教育注入新的动力,但其推广普及和深入的工作注定不可能一蹴而就、一帆风顺,难免要经过较长时期适应、转变和自我纠错的过程,我们不能因为遭遇挫折而失去信心,也不能因为工作难而疲惫松懈,更不能因为盲目从事而多走弯路。


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